پایش و پیش بینی روند تغییرات اراضی مرتعی با استفاده از تصاویر ماهواره ای و مدل زنجیره مارکوف در حوزه آبخیز نورروداستان مازندران

پیشینه و هدف مطالعه و بررسی تغییرات کاربری و پوشش اراضیدر مقیاس های متفاوت یک نیاز اساسی برای مدیریت صحیحجنگل ها و مراتع است؛ و همچنین با آگاهی از روند تغییراتکاربری و پوشش اراضی در آینده می توان، برنامه ریزی صحیحی رادر جهت کنترل کاهش اثرات نامطلوب بر جنب ههای مختلف هراکوسیستم انجام داد. لذا با توجه به اهمیت موضوع، بررسی تغییراتکاربری و پوشش اراضی در سطح جهان، موردتوجه بسیاری ازمحققین قرارگرفته است. با توجه به اینکه حوزه آبخیز بلده از مناطقمهم دامداری در استان مازندران است و حتی اقتصاد منطقه که برمبنای تولیدات کشاورزی و دامی است، وابستگی زیادی به مراتع دارد؛ لذا نتایج این تحقیق می تواند مدیران را برای برنامه ریزی ومدیریت بهتر مراتع منطقه کمک نماید. هدف از انجام این پژوهشپایش و پی شبینی روند تغییرات کاربری و پوشش اراضی حوزهآبخیز نور رود در آینده است که با توجه به این تغییرات اقداماتمدیریتی مناسب در این حوزه آبخیز برای حفظ، احیاء و بهره برداریبهینه از جنگلها و مراتع میتواند صورت گیرد.مواد و روشها تحقیق حاضر در حوزه آبخیز نوررود در استانمازندران در جنوب شهرستان نور انجام شده است. این حوزه با1300 کیلومترمربع، یکی از زیر حوزه های مهم / مساحتی حدود 2551° 18´ 21˝ رودخانه بزرگ هراز است و در محدوده جغرافیائی36° عرض 16´ 36˝ 36° تا 0´ 58˝ 51° طول شرقی و 26´ 13˝ تاشمالی قرارگرفته است. در این تحقیق از تصاویر ماهوارهای لندست سنجنده های tm (1367، 1377، 1387) و oli (1397)و در ماه های (usgs) سازمان زمین شناسی ایالات متحده امریکاکاملاً مشابه (تیرماه)، نقش ههای توپوگرافی و همچنین از تصاویرگوگل ارث و داده های کنترل زمینی استفاده شد. بعد از پیش پردازش تصاویر ماهوارهای لندست از سنجنده های tm ،1377 ،1367) 1397 )، طبقه بندی تصاویر با استفاده از الگوریتم ( oli 1387 ) وحداکثر احتمال انجام گرفت و نتایج با استفاده از واقعیت زمینیبرگرفته از نقشه های توپوگرافی با مقیاس 1:25000 و عکس هایهوایی موجود در اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری مازندران (برایسال های 1367 تا 1387 ) و برداشت های زمینی ( 1397 ) موردارزیابی صحت قرار گرفت. دقت نقشه های تولیدی با ضریب کاپا محاسبه شد. سپس با استفاده از ماتریس احتمال تبدیل طبقاتکاربری اراضی و اعمال مدل تلفیقی زنجیره های مارکوف در سه1427 )، نقشه وضعیت پوشش - مقطع ده ساله طی سا لهای ( 1397اراضی حوزه آبخیز نوررود، پیش بینی گردید.30 سال) ) نتایج و بحث نتایج تحقیق طی سال های 1367 تا 1397نشان داد که مناطق جنگلی و مراتع درجه یک و سه در حوزه آبخیزنوررود روند کاهشی و مراتع درجه دو و اراضی سنگلاخی ومسکونی نیز روند افزایشی را داشته است. سطح کل مراتع از116206 هکتار در سال 1367 به 106336 هکتار در سال 1397کاهش یافته است. همچنین مدل پی شبینی مارکوف با دقت بی ش از 85درصد نشان می دهد روند تغییرات کاربری اراضی طی سال های30 سال) نیز همانند دوره های قبل خواهد بود به این ) 1427 -1397صورت که کاربری های وضعیت پوشش مرتعی درجه یک (پرتراکم)،روند کاهشی (کاهش 3537 هکتار) و کاربری های نواحی سنگلاخیو مسکونی نیز روند افزایشی را تا سال 1427 پیش بینی خواهندداشت. بیشترین و کمترین ضریب کاپا به ترتیب مربوط به تصاویرسال های 1377 و 1367 با مقادیر 0/86 و 0/81 بوده است. مدلپیش بینی مارکوف با دقت بیش از 85 درصد نشان داد روند تغییراتکاربری اراضی طی سال های 1397-1427 (30 سال)دوره های قبل خواهد بود. به این صورت که کاربری های وضعیتپوشش مرتعی درجه یک، روند کاهشی و کاربری های نواحیسنگلاخی و مسکونی نیز روند افزایشی را تا سال 1427 پیش بینیخواهند داشت. بخش زیادی از اراضی مرتعی (عمدتاً درجه 3 و 2)در پایین دست حوزه آبخیز نوررود ب هخصوص از سال 1377 تا 1397تبدیل به اراضی لخت و فاقد پوشش شده است و ادامه این روندباعث افزایش فرسایش خاک و همچنین تبدیل این قسمت از عرصهبه کانون گردوغبار خواهد شد که لازم است بعد از برداشت های موادمعدنی، عرصه مورد احیاء قرار گیرد. مدل سازی تغییرات پوششاراضی حاکی از آن است که با ادامه روند کنونی، شاهد کاهش سطح1479 هکتاری جنگل و 12470 هکتاری مرتع در 30 سال آیندهخواهیم بود. درحالی که اراضی فاقد پوشش گیاهی و همچنین مناطقسنگلاخی و مسکونی دارای رشد صعودی خواهند بود. بیشتریندرصد تغییرات کاربری از سال 1427 نسبت به سال 1397 مربوط بهافزایش مساحت طبقات خاک لخت و سنگلاخی است که روندچنین تغییراتی نه تنها کاهش تولید علوفه مراتع دامداران و کاهشتوان اقتصادی آن ها را باعث میشود بلکه همچنین آثار مخربجبران ناپذیری دیگری مانند فرسایش خاک، کمبود آب، کاهش تولیدگیاهان داروئی و غیره را نیز در منطقه به دنبال خواهد داشت. لذا بایدسعی شود با اصلاح و احیاء جنگل ها و مراتع و اجرای برنامه هایمدیریتی از کاهش سطح کمی و کیفی این منابع جلوگیری کرد.به طورکلی هرچند پیش بینی تغییر پوشش اراضی ممکن استاختلافاتی با آنچه در آینده رخ می دهد داشته باشد اما می تواندهشداری برای تغییر پوشش در آینده باشد.نتیجه گیری یکی از موارد مهم این تحقیق استفاده از مدل مارکوف درپیش بینی تغییرات کاربری و پوشش اراضی و تهیه نقشه پیش بینیتغییرات پوشش های مختلف اکوسیستم های مرتعی است.بدین صورت که با در اختیار داشتن نقشه پیکسل های هر یک ازپوششهای اراضی، می توان از این مسئله در برنامه ریزیهای آیندهکمک گرفت. نقشه های شبیه سازی شده در این بررسی می تواندراهنمای مناسبی برای مدیران و برنامه ریزان در بخش منابع طبیعیباشد. به منظور دستیابی به نتایج بهتر و کمک به امر مدیریت مرتع در(ca-markov) آینده پیشنهاد می شود از مدل تلفیقی زنجیره مارکوفجهت پیش بینی و مدل سازی تغییرات پوشش مراتع کشور استفادهگردد و ضمن نظارت بیشتر بر مدیریت تغییرات پوشش اراضیحوزه های آبخیز، میزان اثربخشی پروژه های مرتع داری و جنگل کاریدر تغییرات پوشش اراضی مرتعی و جنگلی مورد ارزیابی قرار گیرد.شد نتایج حاصل از این تحقیق می تواند در ارائه یک روش بهینه درکاهش حجم داده های ورودی به فرآیند پردازش تصاویر طبقه بندیمراتع و پیش بینی تغییرات آتی آن ها مفید بوده و بر لزوم انجامپژوهش در بررسی روند توسعه ناهمگون آبخیز نوررود در گسترشاراضی مسکونی، فعالی تهای معدنی، عدم رعایت مدیریت چرا وتغییرات اقلیمی بر سلامت اکوسیستم های طبیعی تاکید دارد.

Monitoring and predicting the trend of changing rangelands using Satelite images and CAMarkov model (Case study: Noorrood basin, Mazandaran proince)

Predicting the trend of land use/land cover chenges in natural range ecosystem via remote sensing techniques and evaluating their potentials by modeling, plays an important role in decision making. The goal of this research is monitoring and predicting land use/land cover changes in Nourrood basin by CAMarkov in a 60 year periods (19882048). Landsat TM (1988, 1998, 2008) and OLI (2018) imagery of similar months (in July) were classified by maximum likelihood method algorithm. Terrestrial reality derived from topographic at scale 1:25000 and aerial photos available in the (GDNR) and (WMM) during 19882008 and field visits (2018) were evaluated for accuracy. The accuracy of the production maps calculated with Kappa coefficient. So that the highest and lowest ratio were related to the images of 1998 and 1988, respectively with the values of 0.86 and 0.81. The results were compared with field ground truth to determine the accuracy of results. Random matric used to convert land use classes and the map of land cover of Nourrud basin predicted, in (20182028). The results showed that in (19882018), forests and rangelands with excellent and fair cover conditions had decreasing and ranges with good condition, rocks and residential areas had increasing trend. Total area of rangelands decreased from 116206 hectares in 1988 to 106336 hectares in 2018. Moreover, the results of Markov model with more than 85% precision showed the same trend of land use changes from 20182048. Excellent rangeland cover conditions, showed decreasing trend, rocky and residential areas will also have an increasing trend until 2048. Markov’s prediction model also shows an accuracy of more than 85%. The trend of land use changes during 20182048 will be the same as in previous. In whitch case, excellent range condition will have decreasing trend; rocky and residential areas will have an increasing trend until 2048.